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고 성능 리튬 이온 배터리를 위한 양기능성 블록 공중합체 바인더
임윤지(Younjee Lim),유승민(Seungmin Yoo),송우진(Woo-Jin Song) 한국전지학회 2021 한국전지학회지 Vol.1 No.1
리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도, 장기적 안전성, 오랜 기간에 걸쳐 발달해온 에너지 저장 기기로서 지난 수년간 널리 연구되어 왔다. 특히 이러한 리튬 이온 배터리는 전기자동차(EVs), 에너지 저장 시스템(ESSs)과 같은 대규모 장치에 대해 집중적이고 지속적인 연구가 진행되어 왔다. 그러나 45도 이상에서 유기카보네이트 전해질의 LiPF₆에서 HF의 형성 때문에 리튬 이온 배터리의 전기화학적 성능이 저하된다. 본 연구에서는 polyisoprene-block-poly(4-vinlypyridine) 블록 공중 합체를 기반으로 이중 기능을 갖는 새로운 고분자 바인더를 제시한다. 이 바인더는 HF를 포획할 수 있고 충·방전 과정동안 기계적 부하를 견딘다. 또한 이 바인더는 94.7%의 높은 충·방전 효율을 갖는 정전류 충·방전 용량을 보여준다. 이러한 이중 기능을 갖는 바인더는 높은 에너지 밀도의 리튬 이온 배터리를 개발하는데 좋은 해결 방안이 될 수 있다. Lithium-ion batteries have been widely studied over the past few years due to their various advantages such as high-energy-density, long-term stability, and mature energy storage device. Intense ongoing research and study have been focused on large-scale devices such as electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESSs). However, at above 45℃ the electrochemical performances of LIBs are often degraded owing to hydrogen fluoride (HF) formation in LiPF₆ based organic carbonate electrolyte. Herein, we propose a novel dual-functional polymeric binder based on a polyisoprene-block-poly(4-vinlypyridine) block copolymer, which is capable of HF scavenging and withstands mechanical stress during the charge/discharge process. The binder demonstrates the stable galvanostatic charge-discharge capacity with high coulombic efficiency of 94.7%. The proposed dual-functional binder is thought to be a good answer to develop high-energy-density LIBs.
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